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晶体振荡器电路图分享

CHANBAEK 来源:网络整理 作者:网络整理 2024-02-06 11:03 次阅读

什么是晶体振荡器

晶体振荡器是一种特殊的振荡器,它采用石英晶体作为频率控制元件。在石英晶体上按照一定方位角切下薄片,这个薄片称为晶片或石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。

晶体振荡器具有高精度和高稳定度的特点,被广泛应用于各种电路中,如彩电、计算机、遥控器等振荡电路,以及通信系统中的频率发生器,为数据处理设备提供时钟信号和特定系统的基准信号。

晶体振荡器一般采用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。总频差是在规定的时间内,由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。

总之,晶体振荡器是一种采用石英晶体作为频率控制元件的高精度、高稳定度的振荡器,广泛应用于各种电路和通信系统中。

晶体振荡器的应用

晶体振荡器在各个领域有多种应用,下面给出一些晶体振荡器的应用。

1、Colpitts晶体振荡器应用

考毕兹振荡器用于生成非常高频率的正弦输出信号。该振荡器可用作不同类型的传感器,例如温度传感器,因为我们在 Colpitts 电路中使用 SAW 器件,它直接从其表面进行感应。

image.png

考毕兹振荡器的应用主要涉及使用较宽频率范围的情况。也可用于无阻尼和连续振荡条件。使用考毕兹电路中的一些器件,我们可以实现更高的温度稳定性和高频。

2、阿姆斯壮晶体振荡器的应用

image.png

这条赛道一直流行到 20 世纪 40 年代。这些广泛用于再生无线电接收器。在该输入中,来自天线的射频信号通过附加绕组磁耦合到储能电路中,并且反馈被减少以在反馈环路中进行增益控制。最后,它产生窄带射频滤波器放大器。在此晶体振荡器中,LC 谐振电路被反馈环路取代。

接下来小编给大家分享一些晶体振荡器电路图,以及简单分析它们的工作原理

晶体振荡器电路图分享

1、简单的晶体振荡器电路图

为了构建串联谐振晶体振荡器,将晶体元件和耦合电容器放置在共发射极配置电路的集电极和基极端子之间,我们可以从集电极端子获得振荡器输出。

image.png

对于并联谐振晶体振荡器,晶体元件放置在集电极和发射极端子之间,并且输出取自集电极端子,此处晶体管配置为共发射极。

image.png

开关元件可以是FET或MOSFET的晶体管,大多数微控制器微处理器都提供外部端子连接晶体元件,不需要外部振荡电路。具体范围的晶体元件与数字IC连接。

2、低失真晶体振荡器电路图

这是一个低失真晶体振荡器电路。该电路生成具有低相位噪声和失真的正弦波。该电路可用于实现晶体耗散小于 1mV 的晶体。晶体用于过滤信号电流。如果阻抗负载较低,JFET 将驱动阻抗。当负载在50欧姆左右时,最好采用射极跟随器结合降压变压器或匹配网络进一步缓冲。

image.png

C3的值决定了输出电压,如果需要较低的输出电压,则应增大C3的值,而当需要较大的输出电压时,应减小C3的值。如果使用泛音晶体,则应用扼流圈代替 1K 发射极电阻。该扼流圈必须与 C2 谐振,其频率略高于三次泛音晶体的基频。当使用高Q值泛音晶体时,C3的值应该较低,因为高Q值泛音晶体的驱动电平应比基波晶体低得多。除此之外,输出电平应设置得尽可能低。

如果晶体的额定功率或电流已知,则可以测量驱动电平。要测量驱动电平,请临时在 C3 上连接一个 100 欧姆电阻,并测量 FET 源极上的信号电平。晶体电流由V/100决定。

3、并联型晶体振荡器电路图

联型晶体振荡器如图所示。三极管VT与R1、R2、R3、R4构成放大电路;C3为交流旁路电容,对交流信号相当于短路;X1为石英晶体,在电路中相当于电感。从交流等效图可以看出,该电路是一个电容三点式振荡器,C1、C2、X1构成选频电路,其选频频率主要由X1决定,频率接近fp。

image.png

电路振荡过程:接通电源后,三极管VT导通,有变化Ic电流流过VT,它包含着微弱的0~∞各种频率的信号。这些信号加到C1、C2、X1构成的选频电路,选频电路从中选出f0信号,在X1、C1、C2两端有f0信号电压,取C2两端的f0信号电压反馈到VT的基-射极之间进行放大,放大后输出信号又加到选频电路,C1、C2两端的信号电压增大,C2两端的电压又送到VT基-射极,如此反复进行,VT输出的信号越来越大,而VT放大电路的放大倍数逐渐减小,当放大电路的放大倍数与反馈电路的衰减系数相等时,输出信号幅度保持稳定,不会再增大,该信号再送到其他的电路。

4、串联型晶体振荡器电路图

串联型晶体振荡器如图所示。该振荡器采用了两级放大电路,石英晶体X1除了构成反馈电路外,还具有选频功能,其选频频率f0=fs,电位器RP1用来调节反馈信号的幅度。

image.png

电路振荡过程:接通电源后,三极管VT1、VT2导通,VT2发射极输出变化的Ie电流中包含各种频率的信号,石英晶体X1对其中的f0信号阻抗很小,f0信号经X1、RP1反馈到VT1的发射极,该信号经VT1放大后从集电极输出,又加到VT2放大后从发射极输出,然后又通过X1反馈到VT1放大,如此反复进行,VT2输出的f0信号幅度越来越大,VT1、VT2组成的放大电路放大倍数越来越小,当放大倍数等于反馈衰减系数时,输出f0信号幅度不再变化,电路输出稳定的f0信号。

5、手表晶体振荡器电路图

开发该电路的目的是允许手表晶体用于现有的 CMOS 振荡器电路(该电路由 12 V 电源供电)。但有一个问题,这些晶体只能在 6V 左右的电源电压下工作。如果电源电压超过 6 V,则晶体将被过度驱动,导致其破碎。

image.png

通过使用 LED 1 和 2 以及 470nF 电容器 (C3) 将晶体驱动限制在约 4V 峰峰值,可以使用该电路解决该问题。请注意,为了确保某些晶体的可靠启动和稳定振荡,可能需要调整 C1 和 C2。但是,应保持 C1:C2 比例。另外,两个 LED 灯都会发光,以视觉方式指示振荡器正在工作。

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